電源装置
【課題】複数のスイッチング素子のスイッチング損失のアンバランスを防いでスイッチング素子の温度上昇を抑制する。
【解決手段】相補的にスイッチングする第１及び第２のスイッチング素子の直列回路を出力トランスの１次側に備え、負荷と、前記負荷への出力電流または負荷電圧を検出する負荷検出手段とを前記出力トランスの２次側に備え、さらに前記スイッチング素子を駆動制御する駆動制御手段と、所望の定電流あるいは定電圧出力する出力制御手段とを備える。駆動制御手段は、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と、前記第２のスイッチング素子のＯＮ時間とが異なる場合に、所定の条件が成立したとき、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチングＯＮ時間とを入れ替える。
【解決手段】相補的にスイッチングする第１及び第２のスイッチング素子の直列回路を出力トランスの１次側に備え、負荷と、前記負荷への出力電流または負荷電圧を検出する負荷検出手段とを前記出力トランスの２次側に備え、さらに前記スイッチング素子を駆動制御する駆動制御手段と、所望の定電流あるいは定電圧出力する出力制御手段とを備える。駆動制御手段は、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と、前記第２のスイッチング素子のＯＮ時間とが異なる場合に、所定の条件が成立したとき、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチングＯＮ時間とを入れ替える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は直流を出力する電源装置、殊に二次電池の充電用として好適な電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
共振型電源を用いた充電装置は、回路効率が良好でノイズも抑制されることから小型化及び低コスト化の点で有利であるが、出力電圧（電池電圧）は充電状況に応じて低い値から定格電圧まで変化する上に、出力電流（充電電流）は急速充電時の大電流から補充電の微弱電流まで広範囲にわたる制御が不可欠のため、これら電圧電流全ての領域において最適な共振条件を維持することは容易ではない。
【０００３】
特許文献１には、共振コンデンサ及び共振コイルを有する共振型プッシュプル電源を備えて、最大出力電流時にこれらの並列共振周波数に近い周波数で動作させることでソフトスイッチングを実現している従来例が示されている。出力電流を低減する場合は、２つのスイッチング素子がともにオフとなるデッドタイムを長くし、スイッチング素子に印加する共振電圧が最低となる部分でスイッチングさせることで擬似共振動作させている。また二次電池が満充電に近づいた場合の定電圧充電時は、デッドタイムが異なる複数の非共振モードを設定しておき、予め設定した充電電流に応じて何れかの非共振モードに切り替えることでスイッチング損失の増加を抑制している。
【０００４】
この充電装置では、定電圧充電時及び定電流充電時の充電を効率よく且つ低ノイズで行うために、通常の共振モードを用いるか、擬似共振モードを用いるか、充電電流の値に応じて複数の非共振モードを切り替えるかを充電の状況に応じて選択しながら制御する必要があり、回路構成が複雑になるという課題を有している。また、電源部の主回路として電圧型のコンバータであるプッシュプル回路を用いている為、大容量電池を急速充電するような大きな充電電流を要する場合にはトランスの構造が複雑となり、大型化が懸念される。
【０００５】
特許文献２には、入力電源間に、直列に接続した２つのスイッチング素子を設けてハーフブリッジ回路を構成し、一方のスイッチング素子と並列に、第１の共振コンデンサと共振コイル及び出力トランスを直列に接続するとともに、出力トランスと並列に第２の共振コンデンサを設けたものが示されている。上記第１の共振コンデンサと共振コイルの値は充電電流が大きい場合の低いスイッチング周波数に対応して設定され、第２の共振コンデンサの値は充電電流が小さい場合の高いスイッチング周波数に対応して設定される。このような構成においては、所望の充電電流を得るためにハーフブリッジ回路の動作周波数を変化させて広い充電電流範囲で共振モードを維持できるとしている。
【０００６】
しかし、特許文献２に示された充電装置では、例えば大容量のリチウムイオン電池を急速充電するような場合、広い充電領域にわたって周波数を制御しながら共振モードを維持することは難しいと思われる。出力トランスの１次巻線と２次巻線の巻数比は、電池電圧が最も高い状態を想定して設計されるので、電池電圧が低い場合に過大な充電電流が流れることが予想され、これに対処するために何らかの制御手段が必要である。直列共振を用いたハーフブリッジ回路の場合、スイッチング素子のストレスを回避するために共振回路の共振周波数よりも高い周波数で駆動させることを前提に考えると駆動周波数を高くする必要があるが、このことは充電電流が大きい場合のスイッチング周波数に対応して設定された共振条件から乖離することは明らかである。また電池電圧が低い場合に充電電流を所定値に抑えるには、動作周波数を相当に高くする必要があるので、回路損失（特にスイッチング素子の損失）やノイズが増大することも予想される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２３０１０４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６３６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、広範囲な出力制御が可能である上に複数のスイッチング素子のスイッチング損失のアンバランスを防いでスイッチング素子の温度上昇を抑制することができる電源装置を提供することを課題とする。。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる電源装置は、直流入力電源と、前記直流入力電源間に接続される少なくとも１つの相補的にスイッチングする第１及び第２のスイッチング素子の直列回路とを出力トランスの１次側に備え、負荷と、前記負荷への出力電流または負荷電圧を検出する負荷検出手段とを前記出力トランスの２次側に備えるとともに、前記スイッチング素子を駆動制御する駆動制御手段と、所望の定電流あるいは定電圧出力する出力制御手段とを備えた電源装置であって、前記駆動制御手段は、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と、前記第２のスイッチング素子のＯＮ時間とが異なる場合に、所定の条件が成立したとき、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチングＯＮ時間とを入れ替えることに特徴を有している。
【００１０】
この場合、前記駆動制御手段は、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチング素子のＯＮ時間とが異なる状態が所定の時間経過したとき、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチングＯＮ時間とを入れ替えるものや、前記第１のスイッチング素子の温度と前記第２のスイッチング素子の温度とを監視するスイッチング素子温度検出手段を備え、前記駆動制御手段は、前記スイッチング素子温度検出手段が所定の温度以上を検出したとき、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチング素子のＯＮ時間とを入れ替えるもの、あるいは前記第１のスイッチング素子の温度と前記第２のスイッチング素子の温度とを監視するスイッチング素子温度検出手段を備え、前記駆動制御手段は、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチング素子のＯＮ時間とが異なる状態が所定の時間経過したとき、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチングＯＮ時間とを入れ替えるとともに、前記スイッチング素子温度検出手段が所定の温度以上を検出したとき、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチング素子のＯＮ時間とを入れ替えるものを好適に用いることができる。
【００１１】
前記駆動制御手段は、前記負荷検出手段が検出する負荷情報に応じて、前記所定の時間を変更したり、前記負荷検出手段が検出する負荷情報に応じて、前記所定の温度を変更するものであってもよい。
【００１２】
また、前記駆動制御手段は、前記スイッチング素子のＯＮ時間を入れ替えるにあたり、前記所定の時間よりも前記スイッチング素子温度検出手段が前記所定の温度以上を検出した場合を優先することが好ましい。
【００１３】
そして前記負荷は二次電池であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、ハーフブリッジ回路を構成して相補的にスイッチングする第１のスイッチング素子のＯＮ時間と第２のスイッチング素子のＯＮ時間とを入れ替えるために、２つのスイッチング素子のＯＮ時間の違いによる温度上昇のアンバランスを防ぐことができるとともに、アンバランスの解消によりスイッチング素子の発熱を吸収するための必要以上の熱容量が不要になるために小型にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態の一例のブロック回路図である。
【図２】同上の周波数制御信号波形のタイムチャートであって、(a)は周波数が低い場合、(b)は周波数が高い場合を示している。
【図３】同上の周波数制御のスイッチング素子温度上昇カーブの説明図であって、(a)は周波数が低い場合、(b)は周波数が高い場合を示している。
【図４】同上のＰＷＭ制御信号波形のタイムチャートであって、(a)は周波数が低い場合、(b)は周波数が高い場合を示している。
【図５】同上のＣＣ−ＣＶ充電カーブの説明図である。
【図６】ＰＷＭ制御のスイッチング素子温度上昇カーブの説明図である。
【図７】所定時間でＯＮ時間を入れ替える場合のスイッチング素子温度上昇カーブの説明図である。
【図８】所定時間でＯＮ時間を入れ替える場合の充電電流波形のタイムチャートである。
【図９】他例のブロック回路図である。
【図１０】同上の所定温度でＯＮ時間を入れ替える場合のスイッチング素子温度上昇カーブの説明図である。
【図１１】同上の所定温度でＯＮ時間入れ替える場合の充電電流波形のタイムチャートである。
【図１２】更に他例のブロック回路図である。
【図１３】同上の出力量に対応した時間でＯＮ時間を入れ替える場合のスイッチング素子温度上昇カーブの説明図である。
【図１４】別の例のブロック回路図である。
【図１５】同上の出力量に対応した温度でＯＮ時間を入れ替える場合のスイッチング素子温度上昇カーブの説明図である。
【図１６】同上のスイッチング素子温度検出を優先する場合のスイッチング素子温度上昇カーブの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、この電源装置は、充電器用であって、その電源回路構成はハーフブリッジ方式であり、商用電源ＡＣが整流・平滑回路１０に接続されて入力直流電源部が構成される。また、直流入力電源間に接続されて相補的にスイッチングを行う第１のスイッチング素子ＦＥＴ１及び第２のスイッチング素子ＦＥＴ２の直列回路と、前記スイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２を駆動制御する駆動制御手段１１と、前記スイッチング素子ＦＥＴ２と並列に接続されるコンデンサＣ１と出力トランスＴの１次巻き線との直列回路と、前記出力トランスＴの２次巻線出力を整流平滑するダイオードＤ１，Ｄ２とインダクタＬと平滑コンデンサＣ２と、その出力間に接続される負荷Ｂと、前記負荷Ｂへの出力電流または負荷電圧を検出する負荷検出手段１２と、所望の定電流あるいは定電圧出力する出力制御手段１３を備える。
【００１７】
ハーフブリッジ方式電源回路構成を備えたものでは、通常、図２に示すように、デッドタイムＴｄを一定に保ち、２つのスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間（Ｔｏｎ）を同等時間にして駆動させる。出力量を上げたい場合はＯＮ時間を長く（図２(a)）し、出力量を下げたい場合はＯＮ時間を短くする（図２(b)。結果として、出力量を上げる場合は周波数が低くなり、出力量を下げる場合は周波数が高くなる周波数制御となる。
【００１８】
ここにおいて、前述のように負荷Ｂが二次電池で様々な電圧の種類（例：３．６Ｖ〜３６Ｖ）がある場合、周波数制御だけでは出力電流を数百ｍＡから１０Ａを超えるような電流を制御しなくてはならず、実際上、不可能である。１ＭＨｚ程度までスイッチング周波数を上げることで制御可能になる場合もあるが、スイッチング損失の増大等の問題があり、現実的ではない。また、スイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間が同じ場合のスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２の温度上昇カーブは図３に示すようにほぼ同等となる。
【００１９】
ハーフブリッジ方式で出力量の制御性能を向上させるには、デッドタイムＴｄを一定に保つとともに一方のスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間を一定に保ち、スイッチング素子ＦＥＴ１のＯＮ時間を変更するＰＷＭ制御が有効である。この場合、出力量を下げるときには図４(b)に示すようにスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間を一定に保ちつつ、スイッチング素子ＦＥＴ１のＯＮ時間を長くする。また、出力量を上げる場合は、図４(a)に示すようにスイッチング素子ＦＥＴ１のＯＮ時間を短くすればよい。ただし、スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間以下にスイッチング素子ＦＥＴ１のＯＮ時間を短くした場合は出力量が低下してしまう。
【００２０】
このような制御を行うことで、広範囲の出力量を制御することが可能となる。また、最大周波数を例えば５００ｋＨｚ以下になるように設定すれば、スイッチング損失の増大を防ぐことができる。
【００２１】
一方、二次電池、特にリチウム電池を充電する場合は定電流−定電圧充電（ＣＣ−ＣＶ充電）を行うのが一般的である。図５にＣＣ−ＣＶ充電カーブを示す。通常、リチウム電池は複数の電池セルが直列に配置されて構成された電池パックの形態を持つ。そして電池パック内には電池状態監視手段が設けられて、駆動制御手段１１に電池の種類（定格容量や電池電圧情報）を伝達する。負荷検出手段１２は負荷Ｂの電圧と負荷Ｂに流れる電流を検出し、出力制御手段１３に伝達する。出力制御手段１３は電池の種類から充電電流を決定し、ＣＣ充電の場合は目標となる電流になるように駆動制御手段１１にフィードバック制御を行い、ＣＶ充電の場合は目標となる電圧になるように目標電流を下げ、その目標となる電流になるように駆動制御手段１１にフィードバック制御を行って、スイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間を変更する。
【００２２】
しかし、スイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間が異なる場合、ＯＮ時間の小さい方にピーク値の大きな電流が流れてしまう。このような状態が継続されると、ＯＮ時間の小さい方のスイッチング素子ＦＥＴ２がＯＮ時間の大きい方のスイッチング素子ＦＥＴ１と比較して流れる電流のピーク値が大きくなる。そしてスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２のオン損失はスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２に流れるドレイン電流の２乗とスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２のオン抵抗の積で決定されるために、電流ピーク値が大のスイッチング素子ＦＥＴ２の方が発熱し易くなる。従って、スイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２は図６に示すようなの温度上昇カーブを描くことになる。
【００２３】
ところで、ハーフブリッジ回路はスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２が相補的にスイッチングすることから、スイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間を入れ替えても、同様の出力量を得ることができる。このために、例えば所定の時間Ｔｃでスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間を入れ替えることで、２つのスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の温度上昇のアンバランスを防ぐことができ、また温度上昇による破壊を防ぐことができる。
【００２４】
図７に所定時間でＯＮ時間を入れ替える場合のスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の温度上昇カーブを示す。ここで、２つのスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２のＯＮ時間を入れ替える場合、一度スイッチング動作を停止させて、ソフトスタート（ＯＮ時間を徐々に長くする）させるのが好ましい。このような動作は、照明用に用いた場合、一瞬の出力停止により照明がちらつくといった問題を招くが、二次電池を充電する場合は気にする必要はない。図８は所定時間でＯＮ時間を入れ替える場合の充電電流波形を示している。
【００２５】
図９に他例を示す。ここではスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２の温度を検出するスイッチング素子温度検出手段１４，１４を設けている。
【００２６】
スイッチング素子ＦＥＴ１のＯＮ時間が短く、スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間が長い場合はスイッチング素子ＦＥＴ１の温度上昇カーブがスイッチング素子ＦＥＴ２の温度上昇カーブを上回ることから、スイッチング素子ＦＥＴ１の温度が所定の温度Ｔｆｅｔになったときに、スイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間を入れ替えると、スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間がスイッチング素子ＦＥＴ１のＯＮ時間より短くなり、スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間が小さくなってスイッチング素子ＦＥＴ２の温度上昇カーブがスイッチング素子ＦＥＴ１の温度上昇カーブを上回るようになる。
【００２７】
スイッチング素子ＦＥＴ２の温度が所定の温度Ｔｆｅｔになった場合はスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間を入れ替える。これを交互に行うことにより、２つのスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の温度上昇のアンバランスを防ぎ、短時間での温度上昇による破壊を防ぎ、長時間の電源駆動が可能となる。図１０に所定温度ＴｆｅｔでＯＮ時間入れ替える場合のスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の温度上昇カーブを、１１に所定温度ＴｆｅｔでＯＮ時間入れ替える場合の充電電流波形を示す。
【００２８】
更に他の例を図１２に示す。ここでは出力制御手段１３が目標電流と負荷検出手段１２が検出する電池電圧とから出力量を演算し、出力量に応じた時間間隔でスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間の入れ替えを行う。図中１５は負荷Ｂである二次電池の電池状態監視手段である。
【００２９】
出力制御手段１３は演算された出力量を駆動制御手段１１に常に伝達して、出力量が大きい場合はスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間の入れ替えの時間間隔は短くなるようにし、出力量が小さい場合はスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間の入れ替えの時間間隔を長くなるようにする。
【００３０】
出力量に応じた時間間隔でスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間を入れ替えるものであり、この場合、入れ替え時に発生する一瞬の出力停止回数を最適化することができるため、充電時間を必要以上に長期化することなく充電することができる。図１３に出力量に対応した時間でＯＮ時間を入れ替える場合のスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の温度上昇カーブを示す。図１３(a)は出力量が大きい場合を、図１３(b)は出力量が小さい場合を示している。
【００３１】
別の例を図１４に示す。これはスイッチング素子の温度検出と、出力量の演算とを併用したもので、出力制御手段１３は目標電流と負荷検出手段１２が検出する電池電圧とから出力量を演算し、演算された出力量を駆動制御手段１１に常に伝達する。そして駆動制御手段１１は出力量に応じてＯＮ時間を入れ替える温度を変更する。
【００３２】
スイッチング素子ＦＥＴ１のＯＮ時間が短く、スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間が長い場合はスイッチング素子ＦＥＴ１の温度上昇カーブがスイッチング素子ＦＥＴ２の温度上昇カーブを上回る。そしてスイッチング素子ＦＥＴ１の温度が所定の温度になったとき、スイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間を入れ替えて、スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間をスイッチング素子ＦＥＴ１のＯＮ時間より短くする。
【００３３】
スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間が小さくなってスイッチング素子ＦＥＴ２の温度上昇カーブがスイッチング素子ＦＥＴ１の温度上昇カーブを上回るようになり、スイッチング素子ＦＥＴ２の温度が所定の温度になった場合はスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間を入れ替える。
【００３４】
ここでは上記の所定の温度を出力量に応じて変更するわけであり、出力量が小さい場合はスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２に流れる電流は小さくなるため、温度上昇カーブは緩やかになる。出力量が大きい場合はスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２に流れる電流は大きくなるため、温度上昇カーブは急になる。出力量が大きい場合はスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の温度上昇カーブが急になるため、スイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２内のチップ温度とスイッチング素子温度検出手段１４が検出する温度の差が大きくなるので、ＯＮ時間を入れ替える所定温度を低く設定（Ｔｆｅｔ２）し、出力量が小さい場合はスイッチング素子ＦＥＴの温度上昇カーブが緩やかになって、スイッチング素子ＦＥＴ内のチップ温度とスイッチングスイッチング素子温度検出手段が検出する温度の差は小さくなるので、ＯＮ時間を入れ替える所定温度を高く設定（Ｔｆｅｔ１）する。
【００３５】
入れ替え時に発生する一瞬の出力停止回数を最適化することができるため、充電時間を必要以上に長期化することなく充電することができる上に、スイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の温度を監視するために、スイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の熱破壊を未然に防ぐことができる。図１５に出力量に対応した温度でＯＮ時間を入れ替える場合のスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の温度上昇カーブを示す。図１５(a)は出力量が大きい場合を、図１５(b)は出力量が小さい場合を示している。
【００３６】
このほか、スイッチング素子温度検出手段１４が所定の温度を検出するまでは、図１６に示すように、所定の時間ＴｃでＯＮ時間の入れ替えを行い、スイッチング素子温度検出手段１４が所定の温度Ｔｆｅｔを検出したならば、所定の時間ＴｃによるＯＮ時間の入れ替えでなく、所定の温度ＴｆｅｔでのＯＮ時間の入れ替えを行うようにしてもよい。
【００３７】
この場合、充電開始時から２つのスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の温度アンバランスを防ぐことができ、最終的にはスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の温度でＯＮ時間の入れ替えを行うために、スイッチング素子ＦＥＴの熱破壊を未然に防ぐことができる。
【００３８】
いずれにしても、二次電池を充電する充電装置では、一瞬の出力停止が充電性能に影響を与えることがないために、スイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２のＯＮ時間の入れ替えが何ら問題となることはない。また、スイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の発熱を吸収するための必要以上の熱容量が不要になるため、小型にすることができる。
【００３９】
なお、充電装置としての実施例を示したが、本発明に係る電源装置は、該充電装置の他にも種々のものに適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０ 整流・平滑回路
１１ 駆動制御手段
１２ 負荷検出手段
１３ 出力制御手段
ＦＥＴ１ スイッチング素子
ＦＥＴ２ スイッチング素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は直流を出力する電源装置、殊に二次電池の充電用として好適な電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
共振型電源を用いた充電装置は、回路効率が良好でノイズも抑制されることから小型化及び低コスト化の点で有利であるが、出力電圧（電池電圧）は充電状況に応じて低い値から定格電圧まで変化する上に、出力電流（充電電流）は急速充電時の大電流から補充電の微弱電流まで広範囲にわたる制御が不可欠のため、これら電圧電流全ての領域において最適な共振条件を維持することは容易ではない。
【０００３】
特許文献１には、共振コンデンサ及び共振コイルを有する共振型プッシュプル電源を備えて、最大出力電流時にこれらの並列共振周波数に近い周波数で動作させることでソフトスイッチングを実現している従来例が示されている。出力電流を低減する場合は、２つのスイッチング素子がともにオフとなるデッドタイムを長くし、スイッチング素子に印加する共振電圧が最低となる部分でスイッチングさせることで擬似共振動作させている。また二次電池が満充電に近づいた場合の定電圧充電時は、デッドタイムが異なる複数の非共振モードを設定しておき、予め設定した充電電流に応じて何れかの非共振モードに切り替えることでスイッチング損失の増加を抑制している。
【０００４】
この充電装置では、定電圧充電時及び定電流充電時の充電を効率よく且つ低ノイズで行うために、通常の共振モードを用いるか、擬似共振モードを用いるか、充電電流の値に応じて複数の非共振モードを切り替えるかを充電の状況に応じて選択しながら制御する必要があり、回路構成が複雑になるという課題を有している。また、電源部の主回路として電圧型のコンバータであるプッシュプル回路を用いている為、大容量電池を急速充電するような大きな充電電流を要する場合にはトランスの構造が複雑となり、大型化が懸念される。
【０００５】
特許文献２には、入力電源間に、直列に接続した２つのスイッチング素子を設けてハーフブリッジ回路を構成し、一方のスイッチング素子と並列に、第１の共振コンデンサと共振コイル及び出力トランスを直列に接続するとともに、出力トランスと並列に第２の共振コンデンサを設けたものが示されている。上記第１の共振コンデンサと共振コイルの値は充電電流が大きい場合の低いスイッチング周波数に対応して設定され、第２の共振コンデンサの値は充電電流が小さい場合の高いスイッチング周波数に対応して設定される。このような構成においては、所望の充電電流を得るためにハーフブリッジ回路の動作周波数を変化させて広い充電電流範囲で共振モードを維持できるとしている。
【０００６】
しかし、特許文献２に示された充電装置では、例えば大容量のリチウムイオン電池を急速充電するような場合、広い充電領域にわたって周波数を制御しながら共振モードを維持することは難しいと思われる。出力トランスの１次巻線と２次巻線の巻数比は、電池電圧が最も高い状態を想定して設計されるので、電池電圧が低い場合に過大な充電電流が流れることが予想され、これに対処するために何らかの制御手段が必要である。直列共振を用いたハーフブリッジ回路の場合、スイッチング素子のストレスを回避するために共振回路の共振周波数よりも高い周波数で駆動させることを前提に考えると駆動周波数を高くする必要があるが、このことは充電電流が大きい場合のスイッチング周波数に対応して設定された共振条件から乖離することは明らかである。また電池電圧が低い場合に充電電流を所定値に抑えるには、動作周波数を相当に高くする必要があるので、回路損失（特にスイッチング素子の損失）やノイズが増大することも予想される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２３０１０４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６３６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、広範囲な出力制御が可能である上に複数のスイッチング素子のスイッチング損失のアンバランスを防いでスイッチング素子の温度上昇を抑制することができる電源装置を提供することを課題とする。。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる電源装置は、直流入力電源と、前記直流入力電源間に接続される少なくとも１つの相補的にスイッチングする第１及び第２のスイッチング素子の直列回路とを出力トランスの１次側に備え、負荷と、前記負荷への出力電流または負荷電圧を検出する負荷検出手段とを前記出力トランスの２次側に備えるとともに、前記スイッチング素子を駆動制御する駆動制御手段と、所望の定電流あるいは定電圧出力する出力制御手段とを備えた電源装置であって、前記駆動制御手段は、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と、前記第２のスイッチング素子のＯＮ時間とが異なる場合に、所定の条件が成立したとき、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチングＯＮ時間とを入れ替えることに特徴を有している。
【００１０】
この場合、前記駆動制御手段は、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチング素子のＯＮ時間とが異なる状態が所定の時間経過したとき、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチングＯＮ時間とを入れ替えるものや、前記第１のスイッチング素子の温度と前記第２のスイッチング素子の温度とを監視するスイッチング素子温度検出手段を備え、前記駆動制御手段は、前記スイッチング素子温度検出手段が所定の温度以上を検出したとき、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチング素子のＯＮ時間とを入れ替えるもの、あるいは前記第１のスイッチング素子の温度と前記第２のスイッチング素子の温度とを監視するスイッチング素子温度検出手段を備え、前記駆動制御手段は、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチング素子のＯＮ時間とが異なる状態が所定の時間経過したとき、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチングＯＮ時間とを入れ替えるとともに、前記スイッチング素子温度検出手段が所定の温度以上を検出したとき、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチング素子のＯＮ時間とを入れ替えるものを好適に用いることができる。
【００１１】
前記駆動制御手段は、前記負荷検出手段が検出する負荷情報に応じて、前記所定の時間を変更したり、前記負荷検出手段が検出する負荷情報に応じて、前記所定の温度を変更するものであってもよい。
【００１２】
また、前記駆動制御手段は、前記スイッチング素子のＯＮ時間を入れ替えるにあたり、前記所定の時間よりも前記スイッチング素子温度検出手段が前記所定の温度以上を検出した場合を優先することが好ましい。
【００１３】
そして前記負荷は二次電池であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、ハーフブリッジ回路を構成して相補的にスイッチングする第１のスイッチング素子のＯＮ時間と第２のスイッチング素子のＯＮ時間とを入れ替えるために、２つのスイッチング素子のＯＮ時間の違いによる温度上昇のアンバランスを防ぐことができるとともに、アンバランスの解消によりスイッチング素子の発熱を吸収するための必要以上の熱容量が不要になるために小型にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態の一例のブロック回路図である。
【図２】同上の周波数制御信号波形のタイムチャートであって、(a)は周波数が低い場合、(b)は周波数が高い場合を示している。
【図３】同上の周波数制御のスイッチング素子温度上昇カーブの説明図であって、(a)は周波数が低い場合、(b)は周波数が高い場合を示している。
【図４】同上のＰＷＭ制御信号波形のタイムチャートであって、(a)は周波数が低い場合、(b)は周波数が高い場合を示している。
【図５】同上のＣＣ−ＣＶ充電カーブの説明図である。
【図６】ＰＷＭ制御のスイッチング素子温度上昇カーブの説明図である。
【図７】所定時間でＯＮ時間を入れ替える場合のスイッチング素子温度上昇カーブの説明図である。
【図８】所定時間でＯＮ時間を入れ替える場合の充電電流波形のタイムチャートである。
【図９】他例のブロック回路図である。
【図１０】同上の所定温度でＯＮ時間を入れ替える場合のスイッチング素子温度上昇カーブの説明図である。
【図１１】同上の所定温度でＯＮ時間入れ替える場合の充電電流波形のタイムチャートである。
【図１２】更に他例のブロック回路図である。
【図１３】同上の出力量に対応した時間でＯＮ時間を入れ替える場合のスイッチング素子温度上昇カーブの説明図である。
【図１４】別の例のブロック回路図である。
【図１５】同上の出力量に対応した温度でＯＮ時間を入れ替える場合のスイッチング素子温度上昇カーブの説明図である。
【図１６】同上のスイッチング素子温度検出を優先する場合のスイッチング素子温度上昇カーブの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、この電源装置は、充電器用であって、その電源回路構成はハーフブリッジ方式であり、商用電源ＡＣが整流・平滑回路１０に接続されて入力直流電源部が構成される。また、直流入力電源間に接続されて相補的にスイッチングを行う第１のスイッチング素子ＦＥＴ１及び第２のスイッチング素子ＦＥＴ２の直列回路と、前記スイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２を駆動制御する駆動制御手段１１と、前記スイッチング素子ＦＥＴ２と並列に接続されるコンデンサＣ１と出力トランスＴの１次巻き線との直列回路と、前記出力トランスＴの２次巻線出力を整流平滑するダイオードＤ１，Ｄ２とインダクタＬと平滑コンデンサＣ２と、その出力間に接続される負荷Ｂと、前記負荷Ｂへの出力電流または負荷電圧を検出する負荷検出手段１２と、所望の定電流あるいは定電圧出力する出力制御手段１３を備える。
【００１７】
ハーフブリッジ方式電源回路構成を備えたものでは、通常、図２に示すように、デッドタイムＴｄを一定に保ち、２つのスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間（Ｔｏｎ）を同等時間にして駆動させる。出力量を上げたい場合はＯＮ時間を長く（図２(a)）し、出力量を下げたい場合はＯＮ時間を短くする（図２(b)。結果として、出力量を上げる場合は周波数が低くなり、出力量を下げる場合は周波数が高くなる周波数制御となる。
【００１８】
ここにおいて、前述のように負荷Ｂが二次電池で様々な電圧の種類（例：３．６Ｖ〜３６Ｖ）がある場合、周波数制御だけでは出力電流を数百ｍＡから１０Ａを超えるような電流を制御しなくてはならず、実際上、不可能である。１ＭＨｚ程度までスイッチング周波数を上げることで制御可能になる場合もあるが、スイッチング損失の増大等の問題があり、現実的ではない。また、スイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間が同じ場合のスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２の温度上昇カーブは図３に示すようにほぼ同等となる。
【００１９】
ハーフブリッジ方式で出力量の制御性能を向上させるには、デッドタイムＴｄを一定に保つとともに一方のスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間を一定に保ち、スイッチング素子ＦＥＴ１のＯＮ時間を変更するＰＷＭ制御が有効である。この場合、出力量を下げるときには図４(b)に示すようにスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間を一定に保ちつつ、スイッチング素子ＦＥＴ１のＯＮ時間を長くする。また、出力量を上げる場合は、図４(a)に示すようにスイッチング素子ＦＥＴ１のＯＮ時間を短くすればよい。ただし、スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間以下にスイッチング素子ＦＥＴ１のＯＮ時間を短くした場合は出力量が低下してしまう。
【００２０】
このような制御を行うことで、広範囲の出力量を制御することが可能となる。また、最大周波数を例えば５００ｋＨｚ以下になるように設定すれば、スイッチング損失の増大を防ぐことができる。
【００２１】
一方、二次電池、特にリチウム電池を充電する場合は定電流−定電圧充電（ＣＣ−ＣＶ充電）を行うのが一般的である。図５にＣＣ−ＣＶ充電カーブを示す。通常、リチウム電池は複数の電池セルが直列に配置されて構成された電池パックの形態を持つ。そして電池パック内には電池状態監視手段が設けられて、駆動制御手段１１に電池の種類（定格容量や電池電圧情報）を伝達する。負荷検出手段１２は負荷Ｂの電圧と負荷Ｂに流れる電流を検出し、出力制御手段１３に伝達する。出力制御手段１３は電池の種類から充電電流を決定し、ＣＣ充電の場合は目標となる電流になるように駆動制御手段１１にフィードバック制御を行い、ＣＶ充電の場合は目標となる電圧になるように目標電流を下げ、その目標となる電流になるように駆動制御手段１１にフィードバック制御を行って、スイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間を変更する。
【００２２】
しかし、スイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間が異なる場合、ＯＮ時間の小さい方にピーク値の大きな電流が流れてしまう。このような状態が継続されると、ＯＮ時間の小さい方のスイッチング素子ＦＥＴ２がＯＮ時間の大きい方のスイッチング素子ＦＥＴ１と比較して流れる電流のピーク値が大きくなる。そしてスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２のオン損失はスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２に流れるドレイン電流の２乗とスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２のオン抵抗の積で決定されるために、電流ピーク値が大のスイッチング素子ＦＥＴ２の方が発熱し易くなる。従って、スイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２は図６に示すようなの温度上昇カーブを描くことになる。
【００２３】
ところで、ハーフブリッジ回路はスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２が相補的にスイッチングすることから、スイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間を入れ替えても、同様の出力量を得ることができる。このために、例えば所定の時間Ｔｃでスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間を入れ替えることで、２つのスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の温度上昇のアンバランスを防ぐことができ、また温度上昇による破壊を防ぐことができる。
【００２４】
図７に所定時間でＯＮ時間を入れ替える場合のスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の温度上昇カーブを示す。ここで、２つのスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２のＯＮ時間を入れ替える場合、一度スイッチング動作を停止させて、ソフトスタート（ＯＮ時間を徐々に長くする）させるのが好ましい。このような動作は、照明用に用いた場合、一瞬の出力停止により照明がちらつくといった問題を招くが、二次電池を充電する場合は気にする必要はない。図８は所定時間でＯＮ時間を入れ替える場合の充電電流波形を示している。
【００２５】
図９に他例を示す。ここではスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２の温度を検出するスイッチング素子温度検出手段１４，１４を設けている。
【００２６】
スイッチング素子ＦＥＴ１のＯＮ時間が短く、スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間が長い場合はスイッチング素子ＦＥＴ１の温度上昇カーブがスイッチング素子ＦＥＴ２の温度上昇カーブを上回ることから、スイッチング素子ＦＥＴ１の温度が所定の温度Ｔｆｅｔになったときに、スイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間を入れ替えると、スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間がスイッチング素子ＦＥＴ１のＯＮ時間より短くなり、スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間が小さくなってスイッチング素子ＦＥＴ２の温度上昇カーブがスイッチング素子ＦＥＴ１の温度上昇カーブを上回るようになる。
【００２７】
スイッチング素子ＦＥＴ２の温度が所定の温度Ｔｆｅｔになった場合はスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間を入れ替える。これを交互に行うことにより、２つのスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の温度上昇のアンバランスを防ぎ、短時間での温度上昇による破壊を防ぎ、長時間の電源駆動が可能となる。図１０に所定温度ＴｆｅｔでＯＮ時間入れ替える場合のスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の温度上昇カーブを、１１に所定温度ＴｆｅｔでＯＮ時間入れ替える場合の充電電流波形を示す。
【００２８】
更に他の例を図１２に示す。ここでは出力制御手段１３が目標電流と負荷検出手段１２が検出する電池電圧とから出力量を演算し、出力量に応じた時間間隔でスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間の入れ替えを行う。図中１５は負荷Ｂである二次電池の電池状態監視手段である。
【００２９】
出力制御手段１３は演算された出力量を駆動制御手段１１に常に伝達して、出力量が大きい場合はスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間の入れ替えの時間間隔は短くなるようにし、出力量が小さい場合はスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間の入れ替えの時間間隔を長くなるようにする。
【００３０】
出力量に応じた時間間隔でスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間を入れ替えるものであり、この場合、入れ替え時に発生する一瞬の出力停止回数を最適化することができるため、充電時間を必要以上に長期化することなく充電することができる。図１３に出力量に対応した時間でＯＮ時間を入れ替える場合のスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の温度上昇カーブを示す。図１３(a)は出力量が大きい場合を、図１３(b)は出力量が小さい場合を示している。
【００３１】
別の例を図１４に示す。これはスイッチング素子の温度検出と、出力量の演算とを併用したもので、出力制御手段１３は目標電流と負荷検出手段１２が検出する電池電圧とから出力量を演算し、演算された出力量を駆動制御手段１１に常に伝達する。そして駆動制御手段１１は出力量に応じてＯＮ時間を入れ替える温度を変更する。
【００３２】
スイッチング素子ＦＥＴ１のＯＮ時間が短く、スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間が長い場合はスイッチング素子ＦＥＴ１の温度上昇カーブがスイッチング素子ＦＥＴ２の温度上昇カーブを上回る。そしてスイッチング素子ＦＥＴ１の温度が所定の温度になったとき、スイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間を入れ替えて、スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間をスイッチング素子ＦＥＴ１のＯＮ時間より短くする。
【００３３】
スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間が小さくなってスイッチング素子ＦＥＴ２の温度上昇カーブがスイッチング素子ＦＥＴ１の温度上昇カーブを上回るようになり、スイッチング素子ＦＥＴ２の温度が所定の温度になった場合はスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ時間を入れ替える。
【００３４】
ここでは上記の所定の温度を出力量に応じて変更するわけであり、出力量が小さい場合はスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２に流れる電流は小さくなるため、温度上昇カーブは緩やかになる。出力量が大きい場合はスイッチング素子ＦＥＴ１とスイッチング素子ＦＥＴ２に流れる電流は大きくなるため、温度上昇カーブは急になる。出力量が大きい場合はスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の温度上昇カーブが急になるため、スイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２内のチップ温度とスイッチング素子温度検出手段１４が検出する温度の差が大きくなるので、ＯＮ時間を入れ替える所定温度を低く設定（Ｔｆｅｔ２）し、出力量が小さい場合はスイッチング素子ＦＥＴの温度上昇カーブが緩やかになって、スイッチング素子ＦＥＴ内のチップ温度とスイッチングスイッチング素子温度検出手段が検出する温度の差は小さくなるので、ＯＮ時間を入れ替える所定温度を高く設定（Ｔｆｅｔ１）する。
【００３５】
入れ替え時に発生する一瞬の出力停止回数を最適化することができるため、充電時間を必要以上に長期化することなく充電することができる上に、スイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の温度を監視するために、スイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の熱破壊を未然に防ぐことができる。図１５に出力量に対応した温度でＯＮ時間を入れ替える場合のスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の温度上昇カーブを示す。図１５(a)は出力量が大きい場合を、図１５(b)は出力量が小さい場合を示している。
【００３６】
このほか、スイッチング素子温度検出手段１４が所定の温度を検出するまでは、図１６に示すように、所定の時間ＴｃでＯＮ時間の入れ替えを行い、スイッチング素子温度検出手段１４が所定の温度Ｔｆｅｔを検出したならば、所定の時間ＴｃによるＯＮ時間の入れ替えでなく、所定の温度ＴｆｅｔでのＯＮ時間の入れ替えを行うようにしてもよい。
【００３７】
この場合、充電開始時から２つのスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の温度アンバランスを防ぐことができ、最終的にはスイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の温度でＯＮ時間の入れ替えを行うために、スイッチング素子ＦＥＴの熱破壊を未然に防ぐことができる。
【００３８】
いずれにしても、二次電池を充電する充電装置では、一瞬の出力停止が充電性能に影響を与えることがないために、スイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２のＯＮ時間の入れ替えが何ら問題となることはない。また、スイッチング素子ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の発熱を吸収するための必要以上の熱容量が不要になるため、小型にすることができる。
【００３９】
なお、充電装置としての実施例を示したが、本発明に係る電源装置は、該充電装置の他にも種々のものに適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０ 整流・平滑回路
１１ 駆動制御手段
１２ 負荷検出手段
１３ 出力制御手段
ＦＥＴ１ スイッチング素子
ＦＥＴ２ スイッチング素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流入力電源と、前記直流入力電源間に接続される少なくとも１つの相補的にスイッチングする第１及び第２のスイッチング素子の直列回路とを出力トランスの１次側に備え、負荷と、前記負荷への出力電流または負荷電圧を検出する負荷検出手段とを前記出力トランスの２次側に備えるとともに、前記スイッチング素子を駆動制御する駆動制御手段と、所望の定電流あるいは定電圧出力する出力制御手段とを備えた電源装置であって、
前記駆動制御手段は、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と、前記第２のスイッチング素子のＯＮ時間とが異なる場合に、所定の条件が成立したとき、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチングＯＮ時間とを入れ替えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記駆動制御手段は、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチング素子のＯＮ時間とが異なる状態が所定の時間経過したとき、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチングＯＮ時間とを入れ替えることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記第１のスイッチング素子の温度と前記第２のスイッチング素子の温度とを監視するスイッチング素子温度検出手段を備え、前記駆動制御手段は、前記スイッチング素子温度検出手段が所定の温度以上を検出したとき、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチング素子のＯＮ時間とを入れ替えることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項４】
前記第１のスイッチング素子の温度と前記第２のスイッチング素子の温度とを監視するスイッチング素子温度検出手段を備え、前記駆動制御手段は、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチング素子のＯＮ時間とが異なる状態が所定の時間経過したとき、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチングＯＮ時間とを入れ替えるとともに、前記スイッチング素子温度検出手段が所定の温度以上を検出したとき、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチング素子のＯＮ時間とを入れ替えることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項５】
前記駆動制御手段は、前記負荷検出手段が検出する負荷情報に応じて、前記所定の時間を変更することを特徴とする請求項２または４記載の電源装置。
【請求項６】
前記駆動制御手段は、前記負荷検出手段が検出する負荷情報に応じて、前記所定の温度を変更することを特徴とする請求項３または４記載の電源装置。
【請求項７】
前記駆動制御手段は、前記スイッチング素子のＯＮ時間を入れ替えるにあたり、前記所定の時間よりも前記スイッチング素子温度検出手段が前記所定の温度以上を検出した場合を優先することを特徴とした請求項４記載の電源装置。
【請求項８】
前記負荷は二次電池であることを特徴とした請求項１〜７のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項１】
直流入力電源と、前記直流入力電源間に接続される少なくとも１つの相補的にスイッチングする第１及び第２のスイッチング素子の直列回路とを出力トランスの１次側に備え、負荷と、前記負荷への出力電流または負荷電圧を検出する負荷検出手段とを前記出力トランスの２次側に備えるとともに、前記スイッチング素子を駆動制御する駆動制御手段と、所望の定電流あるいは定電圧出力する出力制御手段とを備えた電源装置であって、
前記駆動制御手段は、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と、前記第２のスイッチング素子のＯＮ時間とが異なる場合に、所定の条件が成立したとき、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチングＯＮ時間とを入れ替えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記駆動制御手段は、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチング素子のＯＮ時間とが異なる状態が所定の時間経過したとき、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチングＯＮ時間とを入れ替えることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記第１のスイッチング素子の温度と前記第２のスイッチング素子の温度とを監視するスイッチング素子温度検出手段を備え、前記駆動制御手段は、前記スイッチング素子温度検出手段が所定の温度以上を検出したとき、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチング素子のＯＮ時間とを入れ替えることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項４】
前記第１のスイッチング素子の温度と前記第２のスイッチング素子の温度とを監視するスイッチング素子温度検出手段を備え、前記駆動制御手段は、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチング素子のＯＮ時間とが異なる状態が所定の時間経過したとき、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチングＯＮ時間とを入れ替えるとともに、前記スイッチング素子温度検出手段が所定の温度以上を検出したとき、前記第１のスイッチング素子のＯＮ時間と前記第２のスイッチング素子のＯＮ時間とを入れ替えることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項５】
前記駆動制御手段は、前記負荷検出手段が検出する負荷情報に応じて、前記所定の時間を変更することを特徴とする請求項２または４記載の電源装置。
【請求項６】
前記駆動制御手段は、前記負荷検出手段が検出する負荷情報に応じて、前記所定の温度を変更することを特徴とする請求項３または４記載の電源装置。
【請求項７】
前記駆動制御手段は、前記スイッチング素子のＯＮ時間を入れ替えるにあたり、前記所定の時間よりも前記スイッチング素子温度検出手段が前記所定の温度以上を検出した場合を優先することを特徴とした請求項４記載の電源装置。
【請求項８】
前記負荷は二次電池であることを特徴とした請求項１〜７のいずれか１項に記載の電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−１１０８８８（Ｐ２０１３−１１０８８８Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５５１８３（Ｐ２０１１−２５５１８３）
【出願日】平成２３年１１月２２日（２０１１．１１．２２）
【出願人】（５０９１１９１５３）パナソニックＥＳパワーツール株式会社 (107)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２２日（２０１１．１１．２２）
【出願人】（５０９１１９１５３）パナソニックＥＳパワーツール株式会社 (107)
【Ｆターム（参考）】
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